侯捷老师说过:99.99999%(没错,总共7个9)的程序员终其一生也不需要编写一个应用框架。他是对的,但我想框架也有大小之分,侯老师指的应该是MFC之类的大框架,对于一些比较小、比较简单,用于特定用途的框架,我觉得即使平凡如我者,也可以一展身手,否则又怎么知道自己有多少斤两呢?开发一个框架确实非常复杂,但对自己却是一个很好的历练,所以不要怕,尽管试试吧!
由于工作的需要,我开发过一个框架,因此我对于框架的方方面面,可以说略有小得。在这篇小文里,我想谈谈Factory Method模式在框架中的运用。
Factory Method对象方法模式可以说是GoF众多模式中最常用的之一。这个模式的具体内容我不在这里罗嗦了,《设计模式》这本书应该人手一册,不对吗?
Factory Method模式提供了一个自动创建对象的机制,通俗一点说,就是你先把对象的相关信息注册好,然后系统就可以在运行时根据这些信息自动来创建对象。Factory Method模式的应用往往和RTTI能力密不可分,这里说的RTTI并不单纯指语言提供的RTTI能力,主要指框架本身提供的RTTI机制。还是从我最喜欢的C++说起,大家都知道C++语言本身对RTTI的支持并不好(听说在C++0x里面会大幅改善,希望如此!),只提供了简单得可怜的typeid()接口,即使你可以通过typeid(XXX).name()来获取一个类的名字字符串,但你依然无法简单地根据这个字符串去创建对应的对象。这缘由于C++的死硬规定,C++要求你写下new SomeObject的时候,SomeObject必须是一个真正的类型,而不是一个字符串。
为什么C++不提供更好的RTTI支持的,还不是因为它的零开销原则!因此为了弥补语言的不足,只好自己来实现RTTI能力。首先来考察一下创建一个对象需要知道什么东西?我们写下new SomeObject时,其实意味着两个过程:分配内存和调用对象的构造函数。
对于我的框架而言,我要管理的是各种组件,它们都有一个公共的基类Object,我是首先创建了一个内存池,然后在这个内存池里面分配各个对象(组件),这是典型的placement new的手法,为了分配内存,系统需要知道对象的大小;同时为了真正地创建对象,系统需要知道对象的创建函数,就是类似这样的东西:
template < class T >
Object* CreateObject (void *p, /*Para some_para*/)
{
Object * pobj = new (p) T; //p是在内存池中分配的地址
if (pobj)
{
pobj->init (/*some_para*/); //对象初始化
}
return pobj;
}
为了通用化,我这里使用了模板。做完这一切后,我需要一张静态表来保存这些组件的注册信息,为了便利性,我要求所有组件必须提供一个独立的ID(这并不是过分的要求),现在这张表的条目为:
{组件ID, 组件创建函数, 组件大小}
透露一个小技巧,组件的ID对应着线性表的下标,因此根据组件ID可以立刻索引到组件对应的信息。这些信息可以说是增强了类的RTTI,有了这些信息后,框架就知道该怎样创建构件了。
创建一个组件的大致操作为:
1、根据组件ID查找组件对应RTTI信息(组件大小和创建函数);
2、从内存池中分配内存;
3、调用组件的创建函数。
明白了Factory Method模式的原理后,以后分析其他框架的实现时,就大致知道它是怎么处理对象创建这个重要问题了。例如MFC,提供了一套宏定义机制DECLARE_DYNCREATE/IMPLEMENT_DYNCREATE形成一个绵密的“类别型录网”,这样框架就有了动态创建对象的能力。
例如MFC的创建函数如下(宏展开):
CObject* PASCAL class_name::CreateObject()
{
return new class_name;
}
是不是很简单?